CN118275886B - 一种续驶里程优化潜力评价方法及装置、介质、设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种续驶里程优化潜力评价方法及装置、介质、设备，根据续驶里程试验过程中采集得到的总线数据，计算理论续驶里程优化潜力。基于理论续驶里程和测试工况，确定评价权重，计算实际优化潜力，为提高车辆的续驶里程提供电池放电角度的评价方案。通过本发明提供的方案可以直接根据续驶里程测试结果进行计算，无需建模和仿真，相比于传统和公知方法，能更快地开展分析和评价，具有更低的测试和分析成本。

Description

一种续驶里程优化潜力评价方法及装置、介质、设备

技术领域

本发明涉及续驶里程优化潜力评价技术领域，特别是一种续驶里程优化潜力评价方法及装置、介质、设备。

背景技术

随着新能源汽车的技术水平大幅进步，市场渗透率不断提升，消费者对新能源汽车的要求也在不断提高，其中最受消费者重视的就是新能源汽车的续驶里程问题。大部分新能源汽车车型续驶里程短主要是因为受电池最大允许放电功率限制，无法在速度公差和时间公差满足国标要求的情况下继续跟随规定的测试工况行驶。

因此，针对最大允许放电功率对续驶里程的限制，迫切需要一种从电池角度出发能对续驶里程试验结果进行科学分析的方法，准确评价续驶里程的优化潜力。

发明内容

针对当前技术中电池最大允许放电功率对续驶里程的限制问题，本发明的目的在于提供一种续驶里程优化潜力评价方法及装置、介质、设备，根据续驶里程试验过程中采集得到的总线数据，计算理论续驶里程优化潜力。基于理论续驶里程和测试工况，确定评价权重，计算实际优化潜力，为提高车辆的续驶里程提供电池放电角度的评价方案。

为实现本发明的目的，本发明实施例的第一方面提供了一种续驶里程优化潜力评价方法，包括如下步骤：

步骤S1：在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流、低压附件电压及低压附件电流，计算需求功率；

步骤S2：绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

步骤S3：根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

步骤S4：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

步骤S5：将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

与第一方面相对应地，本实施例的第二方面提供了一种续驶里程优化潜力评价装置，包括如下单元：数据获取单元、关系图绘制单元以及理论优化潜力计算单元、总权重计算单元、续驶里程优化潜力获得单元；

所述数据获取单元用于在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流、低压附件电压及低压附件电流，计算需求功率；

所述关系图绘制单元用于绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

所述理论优化潜力计算单元用于根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

所述总权重计算单元用于根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

所述续驶里程优化潜力获得单元用于将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

本实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。

本实施例的第四方面提供了一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）通过本发明提供的方案可以直接根据续驶里程测试结果进行计算，无需建模和仿真，相比于传统和公知方法，能更快地开展分析和评价，具有更低的测试和分析成本。

（2）通过本发明可以避免各种复杂工况下续驶里程优化的分类讨论，电池容量、电池管理策略、测试工况和停车时刻等都会影响续驶里程优化潜力的分析，发明可以有效避免分析情况多、分析难度大、类型复杂等问题，保证对续驶里程优化潜力的的综合性评价。

（3）本发明对工况对续驶里程优化的考虑更加全面，从理论可优化区间数据的极值分布和整体分布两方面进行考虑，根据测试停车时刻对权重占比进行分配，保证不同工况下总权重的合理性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图2为本发明应用实例中测试结果图；

图3为本发明应用实例中可优化的时间区间分布图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种续驶里程优化潜力评价方法，包括如下步骤：

步骤S1：在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流、低压附件电压及低压附件电流等，计算需求功率；

在优选的实施方式中，步骤S1具体包括如下：

步骤S11：在汽车续驶里程测试过程中，利用传感器或汽车总线采集设备对电池真实SOC、电池最大允许放电功率以及需求功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件其电流、低压附件电压及高压部件其电流电池真实SOC、电池功率、电池最大允许放电功率、轮端机械功率、高压附件功率、低压附件功率等进行采集；

步骤S12：计算轮端机械功率、高压部件功率、低压附件功率，并将轮端机械功率、高压附件高压部件功率、低压附件功率相加，得到测试车辆的需求功率。

具体地，轮端机械功率是单位千瓦（kW），计算公式如下：

；

式中：表示轮端转速，单位为转每分钟（rpm）；表示轮端扭矩，单位为牛·米（N·m）。

高压部件功率计算公式如下：

；

式中，表示高压部件功率，单位为千瓦；表示高压部件电压，单位为伏特；表示高压部件电流，单位为安培；

低压附件功率，计算公式如下：

；

式中：表示低压附件功率，单位是千瓦；表示低压附件电压，单位为伏特；表示低压附件电流，单位为安培。

；

式中：表示需求功率，单位为千瓦；表示除驱动电机外高压部件编号；表示除驱动电机外高压部件总数量；表示除驱动电机外第个高压部件功率，单位千瓦； 表示低压附件编号；表示低压附件总数量；表示第个低压附件功率，单位千瓦。

步骤S13：记录续驶里程停车时间点。

步骤S2：绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

在优选的实施方式中，步骤S2具体为在同一时间轴上绘制电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图。

步骤S3：根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

在优选的实施方式中，步骤S3具体包括如下：

步骤S31：电池最大允许放电功率与需求功率第一个交点对应的时刻，记为；

步骤S32：获取电池真实SOC的最低值，定位此时刻，记为，此时刻电池最大允许放电功率，记为；

步骤S33：在时刻之后，当需求功率第一次大于且超过2s，将该时刻记为，为理论上可优化的时间区间；

步骤S34：根据步骤S33确定的理论上可优化的时间区间，对测试工况中的车速进行积分，计算对应的续驶里程，记为理论优化潜力。

需要说明的是，测试工况包括时间和车速的关系。

步骤4：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

在优选的实施方式中，所述步骤S4具体包括如下：

步骤S41：根据步骤S13记录的续驶里程停车时间点，定位所处的工况段（如低速段、中速段、高速段等）；

步骤S42：根据之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率（停车后以为准）和需求功率（大于零部分）的极大值，记为和；

步骤S43：根据之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率（停车后以为准）和需求功率（大于零部分）的均方根值，记为和；

步骤S44：计算极大值权重，其中，当极大值权重大于1时，取1；

步骤S45：计算均方根值权重，其中，当均方根值权重大于1时，取1；

步骤S46：根据步骤S41定位的续驶里程停车时间点所处的工况段，对极大值权重和均方根值权重在总权重中的占比进行分配；当测试工况分为两段时（低速段、高速段），极大值权重占比和均方根值权重占比分别为、；当测试工况分为三段时（低速段、中速段、高速段），极大值权重占比和均方根值权重占比分别为；当测试工况分为四段时（低速段、中速段、高速度、超高速度），极大值权重占比和均方根值权重占比分别为；

步骤S47：总权重。

步骤S5：将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

本应用实例中，针对某纯电动重型商用车，基于本专利提出的评价方法进行分析评价。

首先，对测试车辆CAN总线、轮端转速及扭矩、油泵电压及电流、气泵电压及电流，空调压缩机电压及电流、水冷机组电压及电流等数据进行采集。

测试车辆的需求功率可以表示为：

；

式中：

表示油泵电压，单位伏特（V）；

表示油泵电流，单位安培（A）；

表示气泵电压，单位伏特（V）；

表示气泵电流，单位安培（A）；

表示空调压缩机电压，单位伏特（V）；

表示空调压缩机电流，单位安培（A）；

表示水冷机组电压，单位伏特（V）；

表示水冷机组电流，单位安培（A）。

测试车辆的电池最大允许放电功率通过CAN总线读取。

根据测试车辆的需求功率和电池最大允许放电功率，将最后三个循环的测试数据绘制图2。

随着电池剩余电量的下降，电池最大允许放电功率也在逐渐下降，在3224.5s时刻需求功率192.8kW大于电池最大允许放电功率191.4kW，此时记为。

电池最大允许放电功率的最低值为143.8kW，对应的时刻为3906.5s，记为。

以点（3906.5,143.8）做水平线，与 时刻后需求功率大于143.8kW且时长超过2秒的时刻为下一个循环的552s，记为。在应用实例中如图3所示。

本应用实例测试工况为CHTC-D，在时长为1300s的CHTC-D工况中包括低速和高速两个速度区间，分别为前540s和后760s。根据国标规定的速度区间将可划分为[0,540]和[550,1300]两个区间段，根据国标规定的CHTC-D工况数据，分别进行积分计算，理论上续驶里程可增加8.22km。

本应用实例区间的极大值、均方根值如表1所示。

表1

极大值权重为：

；

均方根值权重为：

；

计算总权重：

；

续驶里程优化潜力可表示为：

；

由此得到该纯电重型商用车的续驶里程优化潜力为6.47km。

实施例2

与上述方法相对应地，本实施例提供了一种续驶里程优化潜力评价装置，包括如下单元：数据获取单元、关系图绘制单元以及理论优化潜力计算单元、总权重计算单元、续驶里程优化潜力获得单元；

所述数据获取单元用于在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流，低压附件电压及低压附件电流，计算需求功率；

所述关系图绘制单元用于绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

所述理论优化潜力计算单元用于根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

所述总权重计算单元用于根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

所述续驶里程优化潜力获得单元用于将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

在优选的实施例中，所述需求功率通过轮端机械功率、高压部件功率、低压附件功率计算得到；其中，所述轮端机械功率：

；

式中：表示轮端转速，单位为转每分钟；表示轮端扭矩，单位为牛·米；

所述高压部件功率：

；

式中，表示高压部件电压，单位为伏特；表示高压部件电流，单位为安培；

所述低压附件功率：

；

式中：表示低压附件电压，单位为伏特；表示低压附件电流，单位为安培；

；

式中：表示需求功率，单位为千瓦；表示除驱动电机外高压部件编号；表示除驱动电机外高压部件总数量；表示除驱动电机外第个高压部件功率，单位千瓦； 表示低压附件编号；表示低压附件总数量；表示第个低压附件功率，单位千瓦。

在优选的实施方式中，所述理论优化潜力计算单元具体用于执行如下步骤：

步骤S31：根据关系图，电池最大允许放电功率与需求功率第一个交点对应的时刻，记为；

步骤S32：获取电池真实SOC的最低值，定位此时刻，记为，此时刻电池最大允许放电功率，记为；

步骤S33：在时刻之后，当需求功率第一次大于且超过2s，将该时刻记为，为理论上可优化的时间区间；

步骤S34：根据，对测试工况中的车速进行积分，计算对应的续驶里程，记为理论优化潜力。

在优选的实施方式中，所述总权重计算单元具体用于执行如下步骤：

步骤S41：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；

步骤S42：根据之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率（停车后以为准）和需求功率（大于零部分）的极大值，记为和；

步骤S43：根据之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率（停车后以为准）和需求功率（大于零部分）的均方根值，记为和；

步骤S44：计算极大值权重，其中，当极大值权重大于1时，取1；

步骤S45：计算均方根值权重，其中，当均方根值权重大于1时，取1；

步骤S46：根据定位的续驶里程停车时间点所处的工况段，对极大值权重和均方根值权重在总权重中的占比进行分配；当测试工况分为两段时，极大值权重占比和均方根值权重占比分别为、；当测试工况分为三段时，极大值权重占比和均方根值权重占比分别为；当测试工况分为四段时，极大值权重占比和均方根值权重占比分别为；

步骤S47：总权重。

需要说明的是，本实施例中其他相关方案参考对实施例1的描述，此处不再赘述。

实施例3

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。

本实施例中的其他内容，可详细参考实施例1内容，此处不再赘述。

实施例4

本实施例提供了一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。

本实施例中的其他内容，可详细参考实施例1内容，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

Claims (4)

1.一种续驶里程优化潜力评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流，低压附件电压及低压附件电流，计算需求功率；

步骤S1中，所述需求功率通过轮端机械功率、高压部件功率、低压附件功率计算得到，

其中，所述轮端机械功率P_mech：

式中：n表示轮端转速，单位为转每分钟；Trq表示轮端扭矩，单位为牛·米；

所述高压部件功率P_{H_load}：

式中，U_{H_load}表示高压部件电压，单位为伏特；I_{H_load}表示高压部件电流，单位为安培；

所述低压附件功率P_{L_load}：

式中：U_{L_load}表示低压附件电压，单位为伏特；I_{L_load}表示低压附件电流，单位为安培；

式中：P_demand表示需求功率，单位为千瓦；i表示高压部件编号；k表示除驱动电机外高压部件总数量；表示除驱动电机外第i个高压部件功率，单位千瓦；j表示低压附件编号；m表示低压附件总数量；表示第j个低压附件功率，单位千瓦；

步骤S2：绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

步骤S3：根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

所述步骤S3，具体包括如下：

步骤S31：根据关系图，电池最大允许放电功率与需求功率第一个交点对应的时刻，记为t₁；

步骤S32：获取电池真实SOC的最低值，定位此时刻，记为t₂，此时刻电池最大允许放电功率，记为P_{Dis_min}；

步骤S33：在t₂时刻之后，当需求功率第一次大于P_{Dis_min}且超过2s，将该时刻记为t₃，[t₁,t₃]为理论上可优化的时间区间；

步骤S34：根据[t₁,t₃]，对测试工况中的车速进行积分，计算对应的续驶里程，记为理论优化潜力Range_toe；

步骤S4：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

所述步骤S4，具体包括如下：

步骤S41：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；

步骤S42：根据[t₁,t₃]之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率和需求功率的极大值，记为R_Dis和R_Req；

步骤S43：根据[t₁,t₃]之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率和需求功率的均方根值，记为RMS_Dis和RMS_Req；

步骤S44：计算极大值权重其中，当极大值权重大于1时，取1；

步骤S45：计算均方根值权重其中，当均方根值权重大于1时，取1；

步骤S46：根据定位的续驶里程停车时间点所处的工况段，对极大值权重和均方根值权重在总权重中的占比进行分配；当测试工况分为两段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为当测试工况分为三段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为当测试工况分为四段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为

步骤S47：总权重η＝η_R×δ_R+η_RMS×δ_RMS；

步骤S5：将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

2.一种续驶里程优化潜力评价装置，其特征在于，包括如下单元：数据获取单元、关系图绘制单元以及理论优化潜力计算单元、总权重计算单元、续驶里程优化潜力获得单元；

所述数据获取单元用于在汽车续驶里程测试过程中，获得电池SOC、电池最大允许放电功率、续驶里程停车时间点、轮端转速、轮端扭矩、高压部件电压及高压部件电流，低压附件电压及低压附件电流，计算需求功率；

所述需求功率通过轮端机械功率、高压部件功率、低压附件功率计算得到；

其中，所述轮端机械功率P_mech：

式中：n表示轮端转速，单位为转每分钟；Trq表示轮端扭矩，单位为牛·米；

所述高压部件功率P_{H_load}：

式中，U_{H_load}表示高压部件电压，单位为伏特；I_{H_load}表示高压部件电流，单位为安培；

所述低压附件功率P_{L_load}：

式中：U_{L_load}表示低压附件电压，单位为伏特；I_{L_load}表示低压附件电流，单位为安培；

式中：P_demand表示需求功率，单位为千瓦；i表示除驱动电机外高压部件编号；k表示除驱动电机外高压部件总数量；表示除驱动电机外第i个高压部件功率，单位千瓦；j示低压附件编号；m表示低压附件总数量；表示第j个低压附件功率，单位千瓦；

所述关系图绘制单元用于绘制所述电池最大允许放电功率与需求功率随时间变化的关系图；

所述理论优化潜力计算单元用于根据关系图，获取理论上可优化的时间区间，根据所述理论上可优化的时间区间，结合测试工况，计算理论优化潜力；

所述理论优化潜力计算单元具体用于执行如下步骤：

步骤S31：根据关系图，电池最大允许放电功率与需求功率第一个交点对应的时刻，记为t₁；

步骤S32：获取电池真实SOC的最低值，定位此时刻，记为t₂，此时刻电池最大允许放电功率，记为P_{Dis_min}；

步骤S33：在t₂时刻之后，当需求功率第一次大于P_{Dis_min}且超过2s，将该时刻记为t₃，[t₁,t₃]为理论上可优化的时间区间；

步骤S34：根据[t₁,t₃]，对测试工况中的车速进行积分，计算对应的续驶里程，记为理论优化潜力Range_toe；

所述总权重计算单元用于根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；根据工况段，分段获取在理论上可优化的时间区间内，电池最大允许放电功率和需求功率的极大值和均方根值；根据所述极大值和均方根值分别计算极大值权重和均方根值权重并结合分配的权重占比计算总权重；

所述总权重计算单元具体用于执行如下步骤：

步骤S41：根据续驶里程停车时间点，定位所处的工况段；

步骤S42：根据[t₁,t₃]之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率和需求功率的极大值，记为R_Dis和R_Req；

步骤S43：根据[t₁,t₃]之间所涉及的工况段分布情况，分别计算电池最大允许放电功率和需求功率的均方根值，记为RMS_Dis和RMS_Req；

步骤S44：计算极大值权重其中，当极大值权重大于1时，取1；

步骤S45：计算均方根值权重其中，当均方根值权重大于1时，取1；

步骤S46：根据定位的续驶里程停车时间点所处的工况段，对极大值权重和均方根值权重在总权重中的占比进行分配；当测试工况分为两段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为当测试工况分为三段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为当测试工况分为四段时，极大值权重占比δ_R和均方根值权重占比δ_RMS分别为

步骤S47：总权重η＝η_R×δ_R+η_RMS×δ_RMS；

所述续驶里程优化潜力获得单元用于将所述理论优化潜力与总权重相乘，获得续驶里程优化潜力。

3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。

4.一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的续驶里程优化潜力评价方法的步骤。